Led显示系统的制作方法

专利名称：Led显示系统的制作方法
技术领域：
本公开一般涉及LED显示系统，其包括LED阵列及LED驱动器，更具体地，本公开涉及一种驱动LED阵列的集成电路。
背景技术：
近年来，含有LED(即，发光二极管)的装置与应用变得普及。这种装置与应用涉及从用于普通照明、标记与信号的光源，到显示面板、电视，等等。不论是何种应用，LED驱 动电路被用于向LED供电。LED面板通常是指包括连接在一起的LED阵列或者多个子模块的设备，每个子模块具有一个这种LED阵列。LED面板通常采用单色或不同颜色的LED阵列。当单独的LED被用于某种显示应用时，每个LED通常对应于一个显示像素。RGB LED单元是指一组三个的LED，即红色LED、绿色LED以及蓝色LED。当RGB LED单元被用于某种显示应用时，每个RGB LED尺寸单元对应于一个显示像素。表面安装的RGB LED单元通常具有四个引脚，红色LED、绿色LED及蓝色LED中的每个各对应一个引脚，而另一个引脚对应于共正极或共负极。传统地，LED阵列通常被以共正极扫描的配置排列，其中LED的正极经由开关元件可操作地连接到电源，而LED的负极被一起连接到电流驱动器的输出。在这种配置中，NMOS驱动器通常被用作电流宿(current sink)。优选NMOS而非PMOS是因为对于给定设计尺寸，NMOS具有较大的电流容量及较低的Rds(m)。在共正极配置中，所有RGB LED被连接到同一个电源，并且具有相同的电源电压。正如本领域所熟知的，红色LED的正向电压显著低于绿色LED与蓝色LED的正向电压。对红色LED、绿色LED以及蓝色LED使用相同的电源电压要求调整该电源电压以匹配单独的LED的正向压降，例如，通过在电源与LED之间安装偏置电阻。因此，大量的能量被以电阻产生的热散发。例如，如果电源电压是5伏，由于红色LED的正向压降约为2. O伏，接近60%的能量作为热量在除LED以外的元件上损失掉了。这种热量产生不仅仅浪费能量，还使得驱动电路的设计复杂化，例如，增加了消除热量的需求。通常希望能够有高分辨率的显示。像素间距的尺寸越小，显示的分辨率可能越高。LED显示系统具有多个部件，例如，恒定电流驱动器，解码器，功率MOSFET用以控制扫描线切换，以及用于一些LED (诸如红色LED)的偏置电阻器以减少LED驱动器的运行电压。这些部件通常被作为分离元件安装在PCB (印刷电路板)上，不仅由于增加PCB中的层数而增加了制造成本，也使得难以抑制PCB上的噪声，且难以减小像素间距的尺寸。在LED显示系统中具有多个分离元件还增加了控制其他性能参数的难度，诸如LED的同步(timing)，寄生电容的消除(这可能导致重影)，等等。

发明内容
本公开提供了在LED显示系统中减少功耗以及分离元件数量的装置及方法。在本公开中，LED驱动IC是指控制并驱动LED阵列的集成电路。LED驱动IC中的部件被集成到一个驱动芯片中。LED驱动电路可以是指电路中的所有部件被集成在单个芯片的LED驱动IC,或者元件位于多个芯片的驱动电路,或者是元件位于一个或多个芯片以及一个或多个PCB板的驱动电路。根据本公开的一个实施例，用于LED的驱动电路包括锁相环；脉宽调制引擎；配置寄存器；增益可调快速充电电流源；以及串行输入/输出接口。锁相环可操作地连接到所述串行输入/输出接口。锁相环提供全局时钟信号。脉宽调制(PWM)引擎可操作地连接到所述串行输入/输出接口。PWM引擎接收来自所述串行输入/输出接口的灰度值。其还接收来自所述锁相环的全局时钟信号，并生成用于所述增益可调快速充电电流源的PWM信号。配置寄存器可操作地连接到串行输入/输出接口以及增益可调快速充电电流源。配置寄存器存储驱动电路设置。增益可调快速充电电流源可操作地连接到所述配置寄存器，所述串行输入/输出接口，以及所述多个PWM引擎，其提供电流输出以驱动LED阵列。串行输入/输出接口可操作地连接到所述锁相环，所述配置寄存器，所述PWM引擎，以及所述增益可调快速充电电流源，串行输入/输出接口向所述配置寄存器提供驱动电路设置。其还向所述脉宽调制引擎提供灰度值，并且此外，其向所述增益可调快速充电电流源提供全局增 益调节设置。根据本公开的另一实施例，LED显示系统包括多个LED，其排列成具有行与列的LED阵列，每个LED具有正极与负极。该系统还包括多个共负极节点，每个与同一行中的LED的负极相连接。该系统还包括多个共正极节点，每个与同一列中的相同颜色的LED的正极相连接，以及集成驱动电路。该集成驱动电路还包括锁相环，多个脉宽调制引擎，配置寄存器，多个增益可调快速充电电流源，以及串行输入/输出接口。锁相环可操作地连接到所述串行输入/输出接口，其提供全局时钟信号。多个脉宽调制引擎可操作地连接到所述串行输入/输出接口，接收来自所述串行输入/输出接口的灰度值，它们还接收来自所述锁相环的全局时钟信号。PWM引擎生成用于所述多个增益可调快速充电电流源的PWM信号。配置寄存器可操作地连接到串行输入/输出接口以及增益可调快速充电电流源。其存储驱动电路设置。所述多个增益可调快速充电电流源可操作地连接到所述配置寄存器，所述串行输入/输出接口，以及所述多个PWM引擎。这些电流源提供多个电流输出，其中每个电流输出操作地连接到LED阵列的共正极节点。串行输入/输出接口可操作地连接到所述锁相环，所述配置寄存器，所述PWM引擎，以及所述增益可调快速充电电流源。串行输入/输出接口向所述配置寄存器提供驱动电路设置。其还向所述脉宽调制引擎提供灰度值，并且，其向所述增益可调快速充电电流源提供全局增益调节设置。根据本公开的另一方面，一种使用集成驱动电路驱动LED的方法包括，将LED阵列连接到集成驱动电路；其中所述LED阵列包括红色、绿色以及蓝色LED的列，其正极分别连接到红色、绿色以及蓝色共正极节点，并且所述集成驱动电路包括多个电源。该方法还包括将电源操作地连接到共正极节点以及将连接到红色共正极节点的电源的电压设置在I. 6伏到2. 6伏。该方法还包括将连接到绿色共正极节点或蓝色共正极节点的电源的电压设置在2. 6伏到3. 8伏。 在本公开的另一方面，一种使用集成驱动电路驱动LED的方法，包括将LED阵列连接到集成驱动电路；其中所述LED阵列包括红色、绿色以及蓝色LED的列，其正极分别连接到红色、绿色以及蓝色共正极节点，并且所述集成驱动电路包括多个电源。该方法还包括将电源操作地连接到共正极节点以及将连接到红色共正极节点的电源的电压设置在I. 6伏到2. 6伏的步骤。该方法还包括将连接到绿色共正极节点或蓝色共正极节点的电源的电压设置在2. 6伏到3. 8伏。集成驱动电路还包括锁相环，多个脉宽调制引擎，配置寄存器，多个增益可调快速充电电流源，以及串行输入/输出接口。该方法还包括下述步骤以所述锁相环提供全局时钟信号，在SRAM中存储驱动电路设置，将驱动电路设置载入到所述配置寄存器，将灰度值和所述全局时钟信号载入到所述脉宽调制引擎，生成用于所述多个增益可调快速充电电流源的PWM信号，将点修正设置载入增益可调快速充电电流源电路内的存储器以及基于脉宽调制引擎输出信号向所述LED提供稳定的电流。


通过考虑结合附图的下述具体描述，本公开的教导可以被容易地理解。图IA是示出根据本公开的LED阵列的一个实施例的示意图； 图IB是示出根据本公开的LED阵列的另一实施例的示意图；图IC是用于图IA与图IB所示实施例的时序图；图2是示出LED驱动器的集成电路，即LED驱动IC,的实施例的示意图；图3是增益可调电流源电路的实施例的示意图；图4是脉宽调制(PWM)引擎的实施例的示意图；图5是示出PWM引擎的运行的时序图。
具体实施例方式与本公开的实施例相关的附图及下述描述仅作为示例性说明。应当注意到，根据下述讨论，容易理解，在此公开的结构及方法的替代实施例可以是在不偏离所要求的发明的原则的前提下而采用的可用的替代。以下详细地提及本公开的一些实施例，其例子被在附图中示出。应当注意，在任何可行的情况下，相同或相似的参考标记可以被用于图片中，并且可以表示相同或相似的功能。图片仅为示例性目的示出了本公开的实施例。本领域技术人员根据下述描述容易理解，可以在不偏离在此所述的公开的原则的前提下，采用在此所示的结构及方法的替代的实施例。图IA是示出根据本公开的一个实施例的LED阵列的示意图，即，共负极配置。在LED面板系统中的LED阵列包括RGB LED单元107的8X 16矩阵，电源101，102及103，以及多个恒定电流驱动器104，105及106。字母“m”表示矩阵中的行号，其范围从O到7。字母“η”代表矩阵中的列号，其范围从O到15。在参考标记之后设置在括号中的字母表示该元件在LED阵列中的位置。例如，107(2,4)是位于第2行与第4列交点的RGB LED单元。RGB LED单元107包括红色LED 109，绿色LED 110，以及蓝色LED 111，其被封装为一个集成部分。RGB LED单元107具有四个输出引脚，其中的一个是共负极引脚(即，在红色LED，绿色LED以及蓝色LED中共用的负极)，另外三个是红色LED，绿色LED以及蓝色LED的正极。共负极引脚被连接到共负极节点120。在图IA示出的实施例中，共负极节点120连接同一行中的RGB LED单元的负极。标记120 (m)表示第m行的共负极节点。矩阵的同一列中的红色LED的正极被连接到共正极节点121 (“红色LED共正极节点”)，该共正极节点121被连接到恒定电流驱动器104，其中η是列号，其范围从O到15。驱动器104转而由电源IOl(Pied)供电，其具有电压Vdd Ked。阵列的同一列中的绿色LED的正极被连接到共正极节点122 ( “绿色共正极节点”)，该共正极节点被连接到恒定电流驱动器105。驱动器105被连接到电源102 (Pgieen)，其具有电压Vdd toen。类似地，阵列的同一列中的蓝色LED的正极被连接到共正极节点123 (Pb1u6)，该共正极节点被连接到恒定电流驱动器106。驱动器106被连接到电源103，其具有电压Vdd Blue。因此，驱动器104 (η)，105 (η)以及106 (η)分别是第η列中红色LED，绿色LED以及蓝色LED的共用电流驱动器。在本申请中，一个“通道”或一个“LED通道”对应于一个共正极节点。LED阵列中的行和列可以排列成直线或者非直线。同一行的LED被连接到共同的节点，其可以是共负极节点或者共正极节点。相应地，同一列的LED连接到另一个共同的节点。当同一行的LED被连接到共正极节点，同 一列的LED则被连接到共负极节点，反之亦然。在图IA所示的配置中，电源101，102以及103的电压可以分别根据红色LED，绿色LED以及蓝色LED的不同的正向电压VF_Ked，VF_Green与VF_Blue独立地设定。特定路径的Vdd可以以下述通用公式表示Vdd — N 女 VF+VDSP+VDSN其中，N代表连接到同一共正极节点的LED的数量，Vdsp代表与共正极节点在同一通道中的PMOS的漏极与源极之间的电压，而Vdsn代表与共负极节点的在同一通道中的NMOS的漏极与源极之间的电压。在本例中，Vf表示连接到共正极节点的所有LED的正向电压的数学平均值。当不同的红色LED通道，绿色LED通道，或蓝色LED通道(即，一个通道包括红色共正极节点，或绿色共正极节点，或蓝色共正极节点)的Vdsp及Vdsn具有相同值或相似值，并且每个LED通道具有N个LED，以及在同一通道中的LED具有相同的正向电压时，下述等式是正确的VDDBlue-VDDEed — N (VFBlue_VF_Eed)VdD—Green-VDD—Red — N (VF—Green_VF-Red)对于在小像素间距应用中使用的LED，例如，高分辨率显示，VF_Ked范围例如从I. 6V到 2. 6V，或从 I. 8V 到 2. 4V，而 VF_Green 与 VF_Blue 范围例如，从 2. 6V 到 3. 6V，或从 2. 6V 到 3. 8V。正向电压之间的差异允许基于特定LED路径中的LED的正向电压来选择VDD。相反，在由一个电源供给整个LED阵列的配置中，LED的所有正极都被电连接到同一个电源(即，共正极配置)，Vdd对于所有LED路径都是相同的。在红色LED路径上消耗的电压被浪费了，通常浪费为在偏置电阻上生成的热量。通过为红色LED，绿色LED以及蓝色LED使用不同的电源，图IA中所示的共负极布局允许选择精确匹配特定颜色LED的正向电压的电源电压。因此，红色LED可以使用比绿色LED或蓝色LED低的电源电压，这减少了红色LED路径的功耗。图IB示出了根据本公开的另一实施例。图IA与图IB中相同的标记是指相同的部件或装置。在图IB的实施例中，电源130 (PeB)为绿色LED的共正极节点以及蓝色LED的共正极节点提供电压VDD_eB。在这种配置中，仅需要两个电源来向RGB LED单元供电，一个用于向红色LED供电，而另一个用于向绿色LED及蓝色LED供电。在图IA与IB的实施例中，每个共负极节点120被连接到开关(未示出)。这些开关通常被按照特定顺序接通或关断。图IC是在扫描运行模式中SWO，SWl，SW2，. . . SW7的时序图，其示出了这种顺序。根据图1C，开关SWO被接通一段时间Λ_οη，然后在Λ_οη时段的末端，SWO被关断而SWl被接通相同的时间段A_on，SWl在该时段期间保持接通，然后在第二个Λ_οη时段的末端，Sffl被关断而SW2被接通相同的时间段Λ_οη，SW2在该时段期间保持接通，然后在第三个时段的末端，SW2被关断，等等，直到第7个时段的末端，SW6被关断而SW7被接通相同的Λ_οη时段。因此，在任意给定时间SWO到SW7中仅有一个被接通，并且SWO到SW7中的每个具有相同的占空比。在其他开关序列中，在先开关(例如，SW0)被关断和在后开关(例如，SWl)被接通之间存在时间间隔。该时间间隔从几纳秒到几千纳秒之间变化，例如，几百纳秒。因此，在通过LED连接到相同驱动器的开关中，在任意给定时间不超过一个开关被接通。在任意给定时间恒定电流驱动器仅供给RGB LED单元的一行。因此，恒定电流驱动器的容量与消耗可以显著地减少。如果扫描频率足够高，人眼不能分辨接通/关断状态， 而视觉质量不受影响。开关接通或关断的节点通常被称为扫描线(scan line)，而开关通常被称为扫描开关(scan switch)。在图IA与图IB的实施例中，共负极开关对应于扫描线。上述实施例的许多改变是可用的。例如，LED面板的像素可以包括一个RGB LED单元，或者几个具有相同或不同颜色的LED。在不同像素中的LED也可以具有相同或不同的颜色。LED阵列可以被安排为多种几何形状，可以是诸如矩形或圆形的二维形状，或者诸如圆柱形或球形的三维形状。在LED显示面板中，当LED被用作像素时，同一行中相邻的两个像素之间的距离可以相同或不同。在此公开的LED阵列易于按比例增加。LED阵列可以具有多个行及列，例如，256行乘256列。这样的LED阵列可以被独自用作LED显示面板或者用作更大的LED显示面板的子模块。例如，LED显示面板可以由120X 135个16X8LED阵列的子模块构成，从而得到1920X1080的分辨率。在此所公开的LED面板还可以被用于IXD显示的背光照明装置，或者其他环境中以显示图像或提供背光。图2是本公开的LED驱动电路的结构示意图。图2中的每个功能块表示一个或多个电路，并实现下面部分中所公开的一个或多个功能。这些电路可以是PCB上的分离部件，或者被集成在芯片上。驱动IC中的独立电路可以由本领域技术人员根据已知的方法并使用已知的部件构建，或者依照本公开中提供的方法及装置构建。为了示例的目的，图2的LED驱动电路驱动16 X 8RGB LED单元阵列，S卩，16个LED通道以及8个扫描线。这样的驱动电路可以驱动不同尺寸的LED阵列。根据本公开的一个实施例，驱动IC包括框200所围的功能块。正如图2中所示，这种功能块包括片上锁相环(PLL) 201，串行输入/输出接口 204，配置寄存器块202，增益可调快速充电电流源电路203，误差检测电路208，3个脉宽调制(PWM)引擎(红色PWM引擎205,绿色PWM引擎206以及蓝色PWM引擎207),宿电流返回电路(return sink currentcircuit) 210以及重影消除电路211。片上PLL块201生成准确且高频的全局时钟信号GCLK。可以通过包括内部GCLK (全局时钟缓冲)或通过接收由用户发送的外部GCLK信号来实现。全局时钟信号用作驱动IC内PWM引擎205，206以及207的时钟输入。DCLK(点时钟)作为PLL的输入参考时钟。集成PLL到驱动IC减少了高速线路的PCB布局要求，否则当PLL在PCB上，需要物理地与LED驱动IC分尚。串行I/O接口块204被用于载入驱动IC设置到配置寄存器块202，载入灰度值到PWM引擎(205，206及207)以及载入点修正设置到增益可调快速充电电流源电路203内的存储器。该接口还用于从配置寄存器202读出配置设置，以及从误差检测电路208读出误差状态。SD0R，SD0G以及SDOB是与相邻驱动IC的SDIR，SDIG以及SDIB (移位寄存器的串行数据输入)相连的串行数据输出。配置寄存器块202为LED驱动IC存储各种设置。对于每个颜色通道，例如红色，蓝色和绿色，这些设置被定义为16位寄存器。
应用增益可调快速充电电流源电路203以基于来自PWM引擎205，206以及207的PWM信号提供稳定的电流源输出。电流源电路203被设计成提高电流响应时间。来自电流源电路203的输出电流被基于驱动设置来调整。有两级增益调整一个是根据颜色的全局调整，另一个是基于输出LED的点修正调整。快速充电电路203被在图3中进一步示出，并被在下文中讨论。误差检测电路208监控来自电流源块203的48通道输出，以检测短路电流并将状态汇报给串行I/O接口块204。在运行期间，如果LED内出现短路，LED两端的电压降会变得极小。误差检测电路将检测电压降低于短路阈值，并标记一个短路LED。在一个实施例中，当LED内的短路被检测到时，配置寄存器可以被设置为关断一个通道输出。根据另一个实施例，误差检测电路将仅仅通过状态线209汇报误差。PWM引擎205，206，207负责为16个通道的每一个生成PWM脉冲。对于每个通道，其载入8个16位灰度值，8个扫描线的每一个各有I个。PWM引擎输出脉冲宽度与该通道的灰度设置匹配的PWM脉冲。对于单个通道，PWM引擎电路输出依次通过所有8个扫描线，并提供范围从O到65535(即，216)的灰度输出级。PWM引擎的运行将在图4中进一步说明。驱动IC还包括宿电流返回电路210。宿电流返回电路210包括3-8译码器。该3-8译码器接收扫描线地址信号A0，Al以及A2并将它们译为单扫描线开关输入信号以控制扫描开关并且确定CXO到CX7电位。例如，当图2的驱动IC与图IA或图IB的LED阵列连接时，CXO到CX7匹配扫描线并通过扫描开关SWO到SW7控制，其集成于驱动1C。当SWl接通从而CXl接地时，来自扫描线I的16个LED通道的所有电流被通过CXl返回。当CXl被关断时，扫描线I的扫描线选择被有效地关断，使得扫描线I上的所有LED被关断。根据图2的驱动IC的实施例可以包括在宿电流返回电路210中的重影消除逻辑211。当开关被关断时，由于开关上的残留电容，会发生重影效应。在CX选择扫描开关关断后，当下一个扫描线和接下来的PWM信号打开时，开关上的有效电容可以使得LED短时间地打开。使用重影消除逻辑以拉高扫描开关上的电压，并消除重影效应。图3是增益可调电流源电路的示意图。其包括3个全局增益可调电路(红色301，绿色302以及蓝色303)，16 X 3点修正调节电路307 (16通道红色，16通道绿色以及16通道蓝色)，以及16 X 3通道快速充电电路304 (红色)，305 (绿色)以及306 (蓝色)。RextR，Rext—G，以及Rrart B是连接全局增益可调电路与地的外部电阻，用于设置输出通道的输出电流。P_R，P_G以及P_B分别是用于红色LED，绿色LED以及蓝色LED的电源。它们中的每个被连接到用于相同颜色的LED的16个快速充电电路。由PWM引擎所控制，快速充电电路中的每个可以生成恒定电流并可以连接到输出引脚。因此，红色有16个引脚IR0... IR15，绿色有16个引脚IG0. · · IG15，蓝色有16个引脚ΙΒ0. · · IB15。注意到，如果包括图3电路的驱动IC被用于驱动图IA的LED面板，P_R，P_G，以及P_B将分别对应于图IA的101，102以及103，而快速充电电路304，305以及306分别对应于恒定电流驱动器104，105以及106。用于相同颜色LED的全局增益可调设置是从配置寄存器载入的8位值。该8位值调整相同颜色LED的16个通道的电流输出级别。例如，如果红色的全局增益可调设置被设定为50%，来自红色的所有16个通道IRO到IR15的输出电流将被减少50%，该调整应用到所有扫描线选择的输出。
点修正307将其增益调节应用到对应通道的特定扫描线。在输出时，对于特定扫描线，8位点修正值被载入以调节通道电流。当移到下一个扫描线选择时，另一个点修正值被载入以相应改变通道输出电流。当控制器配置LED驱动器时，点修正值被载入。快速充电电路304，305以及306被设计成提高驱动电流的响应时间。例如，在时分多路传输LED显示通道布局中，驱动器的每个输出通道被连接到多个LED。每个LED可能为驱动器贡献不可忽略的电容负载，而这种电容阻碍了 LED驱动电流的快速上升。由于这种电容，LED的响应时间被减缓，其进一步限制了灰度分辨率以及总体显示分辨率。当通道PWM变成高态时，快速充电电路产生了 LED电流较陡的上升斜率。这允许LED驱动器以远高于通常的共负极LED驱动器设计的频率来驱动LED。图4是PWM引擎的实施例的框图,其包括失真控制(skew control)401,11位计数器402，16组SRAM 405，灰度载入电路404，加法器以及比较器403。每个LED的灰度值被通过串行I/O接口块220载入。每个灰度是16位值，对应于由PWM电路所支持的65536级灰度。为了支持16X8红色LED，需要16X8X 16的SRAM。在图4中，为红色LED使用16 X 16 X 16的SRAM。这确保当当前组灰度被译到PWM电路中时，下一组灰度值可以被同时载入。当当前组灰度完全实现时，接下来的灰度很快就可用。PWM引擎被用于驱动图5中所示出的32个刷新片段(即，片段O到片段32)中的LED。在每个刷新片段期间，8个扫描线scanO到scan7中的每一个被驱动一次，而每个扫描线上的LED被刷新一次。对于单独扫描线的每个通道，16位灰度值被分割成两部分。使用为红色LED设计的PWM引擎(即，红色LED PWM引擎)作为示例，较高的11位值对应于红色LED应当在单个刷新片段内被打开的GCLK的数量。较低的5位值通过32个刷新片段实现。灰度载入电路基于16位灰度值中较低的5位值调节每个刷新片段的11位值。灰度载入电路的最终输出是11位值，其然后被发送到比较器。比较器接收来自11位计数器的另一个输入。带有GCLK的11位计数器在灰度值被载入时开始计数。来自GSL的11位值是目标时钟计数界限。只要来自11位计数器的输出小于目标时钟计数界限，PWM.R0就变成“打开”。一旦计数器输出值等于目标时钟计数界限，PWM_R0就被关断。根据其目标计数界限，为红色LED的所有16个通道完成该操作。11位计数器将继续增加直至溢出到O。在该点或者一定的空载时间之后，其继续生成用于后续扫描线的PWM信号。为后续7个扫描线重复计数另外的11位值的过程。当所有8个扫描线,ScanO到scan7,经历这样的生成PWM信号的过程，一组16X8的红色LED的单个扫描片段完成。应注意到，绿色LED以及蓝色LED的PWM引擎的所有运行以与红色LED PWM引擎相同的方式运行。PWM电路还提供了通道间的失真控制。通过设定不同驱动通道上的失真，其逐个通道地偏移了驱动电流的上升沿，这有效地降低了 EMI效应。 得益于前述说明以及相关附图的教导，本领域技术人员容易想到本公开的许多修改例及其他实施例。例如，驱动IC可以被用于以共正极或共负极的配置来驱动LED阵列。LED阵列中的元件可以是单色LED或RGB单元或者任意其他可用形式的LED。驱动IC可以按比例增大或按比例缩小以驱动不同尺寸的LED阵列。可以使用多个驱动IC驱动LED显示系统中的多个LED阵列。驱动器中的部件既可以集成在单个芯片上，也可以集成在多个芯片上或者集成在PCB板上。这些变化落入本公开的范围。应当理解，本公开并不限于所公开的特定实施例，并且修改例和实施例将包括在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于LED的驱动电路，包括 锁相环； 脉宽调制引擎； 配置寄存器； 増益可调快速充电电流源；以及 串行输入/输出接ロ， 其中所述锁相环，可操作地连接到所述串行输入/输出接ロ，提供全局时钟信号， 其中所述脉宽调制引擎，可操作地连接到所述串行输入/输出接ロ，接收来自所述串行输入/输出接ロ的灰度值以及来自所述锁相环的全局时钟信号，并且生成用于所述増益可调快速充电电流源的PWM信号， 其中所述配置寄存器，可操作地连接到所述串行输入/输出接ロ以及所述增益可调快速充电电流源，存储驱动电路设置； 其中所述增益可调快速充电电流源，可操作地连接到所述配置寄存器，所述串行输入/输出接ロ，以及所述脉宽调制引擎，提供电流输出以驱动LED阵列，以及 其中所述串行输入/输出接ロ，可操作地连接到所述锁相环，所述配置寄存器，所述脉宽调制引擎，以及所述增益可调快速充电电流源，向所述配置寄存器提供驱动电路设置，向所述脉宽调制引擎提供灰度值，并且向所述增益可调快速充电电流源提供全局増益调节设置。
2.根据权利要求I所述的驱动电路，其特征在于，还包括宿电流返回电路，用以接收来自所述LED阵列的电流。
3.根据权利要求I所述的驱动电路，其特征在于，还包括误差检测电路，其中所述误差检测电路监控LED上的电压降。
4.根据权利要求I所述的驱动电路，其特征在于，所述增益可调快速充电电流源包括向快速充电电路提供能量的电源，其中所述快速充电电路可操作地连接到所述LED阵列。
5.根据权利要求I所述的驱动电路，其特征在于，所述脉宽调制引擎包括用于偏移所述电流输出的上升沿的失真控制，计数器，存储灰度数据与点修正数据的SRAM，灰度载入电路，以及用于生成所述PWM信号的比较器。
6.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述宿电流返回电路包括重影消除电路。
7.根据权利要求I所述的驱动电路，其特征在于，所述锁相环包括内部全局时钟或接收外部全局时钟。
8.根据权利要求I所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路是片上集成电路。
9.一种LED显不系统，包括 多个LED，其排列成具有行与列的LED阵列，每个LED具有正极与负极； 多个共负极节点，每个与同一行中的LED的负极相连接； 多个共正极节点，每个与同一列中的相同颜色的LED的正极相连接； 集成驱动电路，其中所述集成驱动电路包括锁相环，多个脉宽调制引擎，配置寄存器，多个增益可调快速充电电流源，以及串行输入/输出接ロ ； 其中所述锁相环，可操作地连接到所述串行输入/输出接ロ，提供全局时钟信号，其中所述多个脉宽调制引擎，可操作地连接到所述串行输入/输出接ロ，接收来自所述串行输入/输出接ロ的灰度值以及来自所述锁相环的全局时钟信号，并且生成用于所述多个增益可调快速充电电流源的脉宽调制信号， 其中所述配置寄存器，可操作地连接到所述串行输入/输出接ロ以及所述多个増益可调快速充电电流源，存储驱动电路设置； 其中所述多个増益可调快速充电电流源，可操作地连接到所述配置寄存器，所述串行输入/输出接ロ，以及所述多个脉宽调制引擎，提供多个电流输出，每个电流输出可操作地连接到所述LED阵列的共正极节点， 其中所述串行输入/输出接ロ，可操作地连接到所述锁相环，所述配置寄存器，所述脉宽调制引擎，以及所述增益可调快速充电电流源，向所述配置寄存器提供驱动电路设置，向所述脉宽调制引擎提供灰度值，并且向所述增益可调快速充电电流源提供全局増益调节设置。
10.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述LED阵列的元件是单个LED或ー组具有相同或不同颜色的LED。
11.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述LED阵列的元件是具有红色LED、绿色LED以及蓝色LED的RGB LED单元， 其中同一列中的红色LED的正极连接到红色LED共正极结点，同一列中的绿色LED的正极连接到绿色LED共正极结点，同一列中的蓝色LED的正极连接到蓝色LED共正极结点，以及同一行中的所有LED的负极连接到共负极结点。
12.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述集成驱动电路还包括宿电流返回电路，所述共正极节点可操作地连接到所述宿电流返回电路。
13.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，红色LED的正向电压范围从I.6伏到2. 6伏，蓝色LED与绿色LED的正向电压范围从2. 6伏到3. 8伏。
14.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在干，同一行中的两个相邻的LED之间的距离相同或者不同，同一列中的两个相邻的LED之间的距离相同或不同。
15.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述LED阵列的几何形状是矩形、圆形、柱形或球形。
16.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述多个増益可调快速充电电流源的每个包括多个电源，每个电源向多个快速充电电路提供能量，每个快速充电电路可操作地连接到所述LED阵列中的共正极节点； 全局増益可调电路，用于调节到所述LED阵列的总体输出电流；以及 点修正调节电路，用于调节到所述LED阵列中的単独的LED的输出电流。
17.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述脉宽调制引擎包括用于转移所述电流输出的上升沿的失真控制，计数器，存储灰度数据与点修正数据的SRAM，灰度载入电路，以及用于生成所述PWM信号的比较器。
18.ー种使用集成驱动电路驱动LED的方法，包括下述步骤 将LED阵列连接到集成驱动电路； 其中所述LED阵列包括红色、緑色以及蓝色LED的列，其正极分别连接到红色、绿色以及蓝色共正极节点，并且所述集成驱动电路包括多个电源；将电源可操作地连接到共正极节点； 将连接到红色共正极节点的电源的电压设置在I. 6伏到2. 6伏；以及 将连接到緑色共正极节点或蓝色共正极节点的电源的电压设置在2. 6伏到3. 8伏。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述集成驱动电路包括锁相环，多个脉宽调制引擎，配置寄存器，多个增益可调快速充电电流源，以及串行输入/输出接ロ，给所述锁相环提供全局时钟信号； 在SRAM中存储驱动电路设置； 将驱动电路设置载入到所述配置寄存器； 将灰度值和所述全局时钟信号载入到所述脉宽调制引擎； 生成用于所述多个增益可调快速充电电流源的PWM信号； 将点修正设置载入増益可调快速充电电流源电路内的存储器；以及 基于来自所述脉宽调制引擎的输出信号向所述LED提供稳定的电流。
全文摘要
一种LED显示系统包括LED阵列以及LED驱动电路。LED驱动电路包括多个部件，包括锁相环、脉宽调制引擎、配置寄存器、一系列增益可调快速充电电流源以及串行输入/输出接口。在该驱动电路中的部件可以集成在同一芯片中。LED阵列可以布置成共负极配置。
文档编号G09G3/32GK102855841SQ201110317608
公开日2013年1月2日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年6月27日
发明者李红化, 卢纯, 汤尚宽, 内迪·纳德沙汗 申请人:广州硅芯电子科技有限公司